Đồ án phân loại bệnh võng mạc đái tháo đường sử dụng mô hình mạng resnet

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT Y SINH ĐỀ TÀI : PHÂN LOẠI BỆNH VÕNG MẠC ĐÁI THÁO ĐƯỜNG SỬ DỤNG MƠ HÌNH MẠNG RESNET GVHD: ThS Ngơ Bá Việt SVTH1: Phạm Vũ Tường Vy MSSV1: 19129067 SVTH2: Đặng Thị Ngọc Linh MSSV2: 19129025 Tp Hồ Chí Minh – 7/2023 TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC o0o -Tp HCM, ngày 30 tháng năm 2023 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Vũ Tường Vy MSSV: 19129067 Đặng Thị Ngọc Linh MSSV: 19129025 Chuyên ngành: Kỹ thuật Y Sinh Mã ngành: 129 Hệ đào tạo: Đại học quy Mã hệ: Khóa: 2019 Lớp: 191290 I TÊN ĐỀ TÀI: PHÂN LOẠI BỆNH VÕNG MẠC ĐÁI THÁO ĐƯỜNG SỬ DỤNG MƠ HÌNH MẠNG RESNET II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: - Ngôn ngữ lập trình: Python - Các phần mềm hỗ trợ sử dụng: Visual Studio, gg colab - Tập liệu: Dữ liệu hình ảnh võng mạc chụp ảnh đáy mắt gồm 3662 ảnh lấy từ nguồn truy cập trực tuyến liệu Hiệp hội Nhãn khoa Châu Á Thái Bình Dương (APTOS) 2019 - Huấn luyện mạng ResNet50 phân loại ảnh - Thiết kế web để hiển thị kết chẩn đoán Nội dung thực hiện: - Nội dung 1: Tiến hành tổng hợp hình ảnh từ nguồn truy cập trực tuyến xếp liệu theo đặc điểm cần phân loại - Nội dung 2: Xây dựng mơ hình huấn luyện để phân loại cấp độ bệnh khác - Nội dung 3: Thực trình huấn luyện máy học, điều chỉnh tham số đưa đánh giá tổng q mơ hình Sau đó, so sánh kết với mơ hình khác sử dụng để phân loại tương tự III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 20/2/2022 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/06/2023 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH i V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Ngô Bá Việt CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ii TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Y SINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC o0o -Tp HCM, ngày 30 tháng 06 năm 2023 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Phạm Vũ Tường Vy Lớp: 191290 MSSV: 19129067 Họ tên sinh viên 2: Đặng Thị Ngọc Linh Lớp: 191290 MSSV: 19129025 Tên đề tài: Phân loại bệnh võng mạc đái tháo đường sử dụng mơ hình mạng Resnet Tuần/ ngày Nội dung Tuần (20/2 - 26/2/2023) - Gặp GVHD để biết yêu cầu chung đồ án chọn đề tài phù hợp Xác nhận GVHD - Sau GVHD xem xét đánh giá đề tài chọn Tuần (27/2 - 5/3/2023) - Viết tóm tắt yêu cầu cần làm đồ án, tìm phương pháp phù hợp để xây dựng mơ hình - Viết đề cương báo cáo chi tiết Tuần – Tuần (6/3 - 26/3/2023) - Nghiên mạng nơ-ron tích chập, lựa chọn mơ hình mạng thích hợp - Tìm hiểu liệt kê loại bệnh Tuần – Tuần (27/3 - 9/4/2023) - Viết chương trình xây dựng mơ hình Tuần – Tuần 13 (10/4- 14/5/2023) - Hiệu chỉnh mơ hình để dự đoán kết phân loại ảnh sử dụng CNN - Viết báo cáo Tuần 14 – Tuần 16 - Tạo giao diện dễ sử dụng hiển (15/5 - 4/6/2023) thị thơng tin chẩn đốn BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iii - Triển khai mơ hình thực kiểm tra để đảm bảo tính xác - Tiếp tục viết báo cáo Tuần 17 – Tuần 20 - Viết hoàn thiện báo cáo (5/6-30/6) - Gửi báo cáo cho GVHD để xem xét đánh giá lại GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH iv LỜI CAM ĐOAN Chúng thực đề tài nhờ nỗ lực cố gắng chúng tôi, hướng dẫn ThS Ngơ Bá Việt Đồng thời, nhóm nghiên cứu từ nhiều nguồn tài liệu để giải vấn đề liên quan nhằm hoàn thành đề tài Chúng chịu trách nhiệm đầy đủ vi phạm liên quan Nhóm sinh viên thực đề tài Phạm Vũ Tường Vy – Đặng Thị Ngọc Linh BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH v LỜI CẢM ƠN Trước hết, chúng tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đặc biệt đến Thầy Ngô Bá Việt Chân thành cảm ơn Thầy dành thời gian quý báu để hướng dẫn, góp ý, bảo, chia sẻ kinh nghiệm quý giá cho nhóm Thầy tạo điều kiện giúp đỡ nhóm thời điểm khó khăn Chúng tơi xin gửi lời cảm ơn thầy cô Khoa Điện – Điện Tử nói chung, thầy mơn Điện Tử Cơng Nghiệp – Y sinh nói riêng Thầy trang bị kiến thức cần thiết giúp đỡ nhiều trình thực đề tài Cảm ơn đến cha mẹ, gia đình - người ln u thương, tạo động lực to lớn, ln cỗ vũ khích lệ, cho lời khun hữu ích gặp khó khăn để hồn thành đề tài Cuối nhóm xin cảm ơn bạn bè anh chị chia sẻ hỗ trợ nhóm Chúng tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn! Nhóm sinh viên thực đề tài Phạm Vũ Tường Vy - Đặng Thị Ngọc Linh BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH vi MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .iii LỜI CAM ĐOAN v LỜI CẢM ƠN vi MỤC LỤC vii LIỆT KÊ HÌNH ix LIỆT KÊ BẢNG xi DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT .xii TÓM TẮT xiii Chương TỔNG QUAN .1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC .3 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 BỆNH VÕNG MẠC ĐÁI THÁO ĐƯỜNG 2.2 ẢNH CHỤP ĐÁY MẮT 2.3 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI BỆNH VÕNG MẠC 2.3.1 PHƯƠNG PHÁP MÁY VECTOR HỖ TRỢ 2.3.2 PHƯƠNG PHÁP MẠNG NƠ-RON TÍCH CHẬP 2.4 KỸ THUẬT HỌC CHUYỂN GIAO 11 Chương XÂY DỰNG MƠ HÌNH PHÂN LOẠI BỆNH VÕNG MẠC ĐÁI THÁO ĐƯỜNG 14 3.1 GIỚI THIỆU 14 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH vii 3.2 SƠ ĐỒ KHỐI 14 3.3 TẬP DỮ LIỆU 15 3.4 CHUẨN HĨA HÌNH ẢNH 17 3.5 MẠNG CNN 18 3.6 PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HUẤN LUYỆN 20 3.7 THIẾT KẾ GIAO DIỆN 22 3.7.1 THIẾT KẾ BACKEND 23 3.7.2 THIẾT KẾ FRONTEND 25 3.7.3 KẾT NỐI FRONTEND VÀ BACKEND 26 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 4.1 GIỚI THIỆU 30 4.2 KẾT QUẢ PHÂN LOẠI 30 4.2.1 PHÂN LOẠI BỆNH TRƯỚC KHI HIỆU CHỈNH GIÁ TRỊ THÔNG SỐ 30 4.2.2 PHÂN LOẠI BỆNH SAU KHI HIỆU CHỈNH GIÁ TRỊ THƠNG SỐ 31 4.3 SO SÁNH MƠ HÌNH PHÂN LOẠI CỦA ĐỀ TÀI VỚI PHƯƠNG PHÁP KHÁC 35 4.4 GIAO DIỆN CHẨN ĐOÁN BỆNH VÕNG MẠC ĐÁI THÁO ĐƯỜNG 36 4.5 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG GIAO DIỆN 40 4.6 ĐÁNH GIÁ TRANG WEB 43 4.7 DỰ TOÁN CỦA HỆ THỐNG PHÂN LOẠI BỆNH VÕNG MẠC ĐÁI THÁO ĐƯỜNG 45 Chương KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 46 5.1 KẾT LUẬN 46 5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC 52 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH viii LIỆT KÊ HÌNH Hình 2.1 Giới thiệu bệnh võng mạc đái tháo đường Hình 2.2 Ảnh chụp đáy mắt .5 Hình 2.3 Các giai đoạn bệnh võng mạc tiểu đường Hình 2.4 Điểm liệu phân tách SVM Hình 2.5 Kiến trúc CNN điển hình Hình 2.6 Cách thực tích chập lớp tích chập Hình 2.7 Một số hàm kích hoạt thơng dụng Hình 2.8 Hình ảnh ví dụ đầu vào sau qua lớp pooling 10 Hình 2.9 Bảng loại kiến trúc Resnet 11 Hình 2.10 Kiến trúc mạng Resnet50 12 Hình 3.1 Sơ đồ khối mơ hình phân loại bệnh 14 Hình 3.2 Hình ảnh minh họa mẫu cho lớp liệu 15 Hình 3.3 Minh họa số ảnh đầu vào 17 Hình 3.4 Ảnh trước sau định cỡ 17 Hình 3.5 Mơ hình mạng CNN xây dựng 18 Hình 3.6 Ma trận nhầm lẫn 20 Hình 3.7 Giao diện Folder Django sử dụng VS Code 23 Hình 3.8 Giao diện terminal khởi động sever ảo 23 Hình 3.9 Giao diện hiển thị sau truy cập localhost thành công 24 Hình 3.10 Giao diện xây dựng API REST 24 Hình 3.11 Giao diện hiển thị API mơ hình bác sĩ 25 Hình 3.12 Giao diện hiển thị API liệu bệnh nhân 25 Hình 3.13 Giao diện hiển thị khởi động React 26 Hình 14 Giao tiếp người dùng sever 26 Hình 3.15 Lưu đồ chương trình chẩn đốn hình ảnh 27 Hình 3.16 Lưu đồ chương trình chẩn đốn hình ảnh 28 Hình 3.17 Kết sau tạo Vercel app 29 Hình 4.1 Kết đánh giá phân loại trước hiệu chỉnh giá trị thơng số 30 Hình 4.2 Đồ thị kết huấn luyện chưa điều chỉnh tham số 31 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ix